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Kühlungsanordnungen für Außenläufermotoren Der Außenläufermotor ist
elektrisch besser als der Innenkäfigmotor, doch kann man die Wärme aus seinem inneren
feststehenden Wicklungsteil nur durch den ihn allseitig umgebenden Luftzwischenraum
hindurch behindert abführen. Das umlaufende Gehäuse gibt dafür aber die Wärme vielfach
besser ab als ein stehendes. Man kühlt jedoch heute das Ständergehäuse der gebräuchlichen
geschlossenen Motoren mittels eines Außenlüfters. Daher wird die Wärmeabfuhr beim
Innenkäfigmotor bis jetzt besser beherrscht.
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Bei Außenläufermotoren für den Antrieb von Lüfterrädern wurde schon
vorgeschlagen, deren Flügel auf dem Gehäuse anzubringen. Dies betrifft aber schon
eine Verbindung von Motor und anzutreibender Maschine und keine eigentliche Kühlanordnung
für Motoren. Es ergibt sich dabei von selbst, daß der Motor in der erzeugten Luftströmung
liegt.
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Es sind Außenläufermotoren mit Kühlung mittels durch den feststehenden
Teil zutretender frischer Luft und Abzug derselben durch Löcher in der umlaufenden
Läufertragglocke vorgeschlagen worden. Dabei müssen aber die Motorabmessungen durch
die Räume für den längs durchziehenden Kühlstrom beträchtlich vergrößert werden.
Es konnte dabei
auch nur eine einzige Durchströmung vorgesehen werden,
welche offenbar zusätzlicher Schraubenlüfter an der Nabe der Glocke bedurfte.
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Neuere Anordnungen wiesen Schraubenlüfterflächen in den Gehäusestirnwänden
auf, wobei aber ebenfalls entsprechende Räume für den axialen Kühlstrom nötig waren,
welche den Motor und sein Gewicht erheblich vergrößerten. Ein anderer Außenläufermotor
mit am Gehäuse befestigter Schleifscheibe hatte ein Lagerschild mit als Ventilatorflügel
ausgebildeten Rippen, welche mangels anderer Zuströmöffnungen einen teils saugenden,
teils blasenden Schraubenlüfter bilden sollen. Die Strömung mußte daher durch entsprechende
freie Querschnitte über einen Teil des Umfangs des Wickelkopfes geführt werden.
Der Luftwechsel und die Kühlung waren aber hierbei beeinträchtigt, weil die Luft
hauptsächlich mitgenommen wurde. Es wurde daher auch mit solchen offenen Außenläufermotoren
keine wesentlich höhere Dauerleistung als bei Innenläufern gleichen Aufwandes erreicht.
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Geschlossene Außenläufer sind ferner auch in der Kühlung durch Ausbildung
des sekundären Teils als einzige von der Wärme ohne Umwege unmittelbar zu durchdringende
Wand nach den deutschen Patenten 697 146 und 904 563 durch Verwirbelung der heißen
Luftgrenzschichten vermittels rauher Innenflächen nach dem deutschen Patent 740
375 sowie durch Abstreifen der heißen äußeren Grenzschichten nach einem anderen
älteren Vorschlag in der Wärmeabgabe und Dauerbelastbarkeit wesentlich verbessert
worden.
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Die Erfindung betrifft die weitere Verbesserung der Kühlung von Außenläufermotoren
und besteht darin, daß Rippen oder Durchbrüche auf oder in den aus den Kurzschlußringen
gebildeten Gehäuseteilen Schleuderlüfterkanäle entstehen lassen und die Rippen oder
Schaufeln aus dem gleichen Werkstöff bestehen wie die Kurzschlußringe.
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Diese eine Motorseite oder einen Wickelkopf für sich kühlende Außen-
und/oder Durchzugsschleuderlüfter werden im Gegensatz zu Schraubenlüftern durch
mitumlaufende Luft in ihrer Förderung nicht beeinträchtigt.
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Gegenüber Innenkäfigläufermötoren dienen die Lüfterflügelrippen und
Schlitz- oder Lochwände des Außenläuferkäfiggehäuses vorteilhaft zugleich als vergrößerte
und unmittelbar wirksame Wärmeabgabefläche. Eine mit dem Gehäuse umlaufende und
mit den Flügelrippen verbundene Schutz- und Luftführungshaube begünstigt dabei ebenfalls
die Wärmeabgabe. Man erspart dabei die Befestigungsnabe, die Verlängerung der Welle
und eine Abdichtung gegen Schmiermittelabschleuderung aus dem Lager. Es kann ferner
an beiden Gehäuseseiten je ein solcher Außen- und/oder Durchzugslüfter vorgesehen
sein.
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Die Durchzugslüftung der Wickelköpfe wird dabei erzielt, indem die
Gehäusewände Öffnungen erhalten, entweder Durchbrechungen der dünnen Wand zwischen
den Lüfterflügelrippen oder radiale Schlitze oder Lochgruppen nahe der Nabe und
am Umfange. Die Kühlluft streicht dann auch unmittelbar über die Spullenköpfe der
inneren Ständerwicklung, wobei die Rippen oder Lochkanten eine schälende Wirkung
auf die erhitzten Wicklungsgrenzschichten ausüben und diese in die Kühlluft verwirbeln.
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Der Motor ist zwar dann nicht mehr völlig geschlossen, doch kann man
ihn im Betriebe als völlig geschützt bezeichnen, weil Wasser und Fremdkörper wegen-
der Fliehkraft nicht eindringen können, sondern sofort wieder abgeschleudert werden.
Auch im Stillstande kann diese Bauart als spritzwassersicher bezeichnet werden,
weil sich keine Feuchtigkeitsansammlungen infolge der allseitigen Öffnungen bilden
oder halten können, so daß keine Schäden an der Wicklung entstehen. Infolge dieses
»dynamischen« Schutzes kann man in fast allen Fällen diese Kühlungs- oder Schutzart
anwenden, womit nunmehr eine gegenüber dem Innenkäfigläufer weit stärkere Kühlung
und damit eine hohe Dauerbelastbarkeit des Außenläufermotors erhalten wird. Vielfach
kann wegen der Schleuderwirkung gegenüber Verunreinigungen auch die Schutzhaube
weggelassen werden, insbesondere wenn nur Gruppen voll versenkten Löchern nahe der
Nabe und im äußeren Gehäuserande vorgesehen sind. Versuche ergaben die völlige Ungefährlichkeit
dieser Anordnung sowie deren überaus gute Kühlwirkung. Es wurde dabei nur etwa die
Hälfte der zulässigen Erwärmung erhalten.
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Bei Außenläufermotoren mit das Gehäuse bildendem Sekundärteil` sind
die Rippen oder Lochstege auch an der Stromleitung im Sekundärkreis beteiligt und
wird der dem Schlupf entsprechende Sekundärverlust unmittelbar von der Kühlluft
abgeführt.
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Solche Motoren sind daher trotz der größeren Schwungmasse des Außenläufers
auch für häufiges Anlassen, Bremsen oder Umsteuern besonders geeignet, ebenso auch
für Einphasenbetrieb mit unsymmetrischem Drehfeld, bei welchem besondere Hilfsströme
und Verluste im Käfig entstehen.
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Die Zeichnung zeigt verschiedene Ausführungen der neuen Kühlungsanordnung
für Außenläufermotoren in vereinfachter Schnittdarstellung.
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Abb. I gibt die einfachste Anordnung mit einem um eine freitragende
Achse r umlaufenden Käfiggehäuse 2 wieder, wobei die Riemenantriebskräfte auf die
Achse I nächst deren Einspannarm 3 wirken (deutsches Patent 9o6 7I9). Die Kühlung
erfolgt durch Löcher 4 über den Lagern 5 in dem Gehäuseboden 6 und dem Antriebslagerschild
7, wobei die Luft von den innen angebrachten Flügelrippen mitgenommen wird, über
die Wickelköpfe 9 streicht und sodann durch die Löcher io am Umfang abgeschleudert
wird. Dies geschieht an beiden Seiten unabhängig voneinander. Es besteht nur eine
Berührungsgefahr durch den Treibriemen, da das laufende glatte Gehäuse 2 unbeschadet
berührt werden kann, weil die kantengerundeten Löcher keine Mitnahmewirkung haben.
Staub und Spritzwasser werden vor dem Eindringen abgeschleudert. Der Motor ist mittels
des Einspannarmes 3 um eine Achse i i parallel zur Ständerachse i fürdie Riemenspannung
schwenkbar.
Nach Abb. 2 rechts trägt das Käfiggehäuse 2 am Boden
6 die inneren Rippen 12, welche die Wärmeabgabe des Ständers durch Verwirbelung
der erhitzten Luftgrenzschichten nach dem deutschen Patent 740 375 verbessern sowie
die Außenlüfterflügelrippen 8', an denen die Lüfterhaube 13, etwa mittels angegossener
Nietzapfen, befestigt ist. Die Gehäusewärme wird daher von den Rippen 8' und auch
von 13 an die dazwischen durchstreichende Luft bei sehr geringem Temperaturgefälle
abgegeben.
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In Abb. 2 links streicht die Luft durch Löcher 4 im feststehenden
Tragflansch I4 und wird sodann durch die Lüfterradscheibe 15 mit den Flügelrippen
8" abgeschleudert, wobei der Tragflansch 14 einen Haubenansatz 16 zur Luftführung
aufweisen kann. Die Ständerachse 2 ist hohl, und es ist in ihr die Welle 17 in Gleitlagern
18 und I9 gelagert, wobei die Welle 17 im Lager 18 seitlich geführt ist, so daß
sie an der Nabe 2o des Bodens 6 ungeschwächt ist und die Befestigung durch Preßsitz
auf einfachste Weise erfolgen kann. Flügelansätze 2I am offenen Stirnring des Käfiggehäuses
2 verstärken die Kühl -luftförderung.
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Die umlaufende Schutzhaube 13 dient infolge ihrer glatten Form ohne
weiteres als Schutzvorrichtung, da eine Aufwicklung von Kleidungsstücken oder Haaren
bei den in Betracht kommenden Durchmessern nicht eintritt, wie Versuche mit Hanfzöpfen,
Handtüchern u.dgl. gezeigt haben. Eine unbeabsichtigte Berührung ist bei glatten
umlaufenden Flächen ohne laufende Riemen ebenfalls ungefährlich.
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Abb. 3 zeigt eine andere Anordnung eines Außenläufermotors mit am
Gehäusedeckel oder Antriebslagerschild 7 befestigtem Wellenzapfen 22, der in der
feststehenden Haube 23 im Lager 24 getragen wird, während die innere Achse I in
der zweiten Haube 25 festgehalten ist. Die Hauben 23 und 25 sind durch Bolzen 26
und die Fußbrücke 27 miteinander starr verbunden. Die Bolzen 26 und die Fuß-Brücke
27 üben noch eine abstreifende Wirkung auf die mit dem Gehäuse 2 umlaufenden, erhitzten
Luftgrenzschichten aus und verbessern dadurch die Kühlung weiterhin. Die Flügelrippen
8' lassen die Luft über die geschlossenen Flächen von 6 und 7 streichen, oder es
sind Schlitze zwischen den Rippen 8' vorgesehen, so daß die Wickelköpfe 9 wie in
Abb. I unmittelbar gekühlt werden.